Опыт применения наземной радиометрической съемки в Нижнем Поволжье и Предкавказье
В.И. АФОНИН, И.А. КОПОСОВ, Ю.А. РОМАНОВ, В.Г. ЧЕРНЯЕВА
Опыт проведения радиометрических наземных и воздушных съемок на нефтеносных площадях в США, а также аналогичные исследования Института нефти АН СССР, начатые в 1953 г., приводят к выводу о больших возможностях радиометрического метода для поисков нефтяных месторождений.
В настоящей статье излагается опыт наземной радиометрической съемки, проведенной Институтом нефти АН СССР летом 1956 г. в районах Нижнего Поволжья и Предкавказья.
Радиометрическая съемка производилась авто-гамма-радиометром АГР-СС-56. В районах съемки тщательно изучались особенности геологического строения верхних отложений и геоморфологии. Такое изучение необходимо для учета при интерпретации радиометрических аномалий влияния факторов, не связанных с нефтяными залежами. Полученные при наших исследованиях радиометрические аномалии можно разделить на аномалии крупного порядка (большие по площади) и аномалии локальные. Первые могут быть обусловлены влиянием нефтяных и газовых залежей или сменой стратиграфо-литологических комплексов. Вторые связаны с местными причинами.
Ниже дается описание результатов проведенных работ по отдельным площадям.
Коробковское газонефтяное месторождение приурочено к брахиантиклинальной складке, расположенной в средней части Доно-Медведицкого вала в Сталинградском Поволжье.
В рельефе Коробковскому поднятию соответствует небольшая возвышенность с превышением до 50 м и с развитой сетью оврагов и балок. Водораздельная часть возвышенности смещена по отношению к сводовой части поднятия к северо-востоку. Сводовая часть складки сложена ожелезненными песчаниками неокома, в долинах балок местами выходят темные верхнеюрские глины. Неоком сводовой части окаймлен узкой полосой аптских песчано-глинистых отложений. На крыльях широко представлены албские песчаники и пески.
Продуктивными являются каменноугольные и юрские отложения.
Радиометрическая съемка, проведенная по ряду профилей вкрест простирания структуры, показала наличие аномально низких значений интенсивности гамма-излучения над залежами (рис. 1). При этом контуры радиометрической аномалии в общих чертах соответствуют контурам нефтеносности и газоносности. Очень резкое уменьшение активности (1 - 1,5γ), наблюдается, например, на профилях V и VII.
Связывать отмеченную аномалию с выходом неокомских песчаников не представляется возможным, так как геологическая граница апта и неокома на дневной поверхности в большинстве случаев не соответствует уменьшению гамма-активности. Например, на профиле V уменьшение намечается в пределах однородного аптского поля, а на профиле VIII геологическая граница проходит в средней части зоны радиометрического минимума.
Точно так же нельзя объяснить происхождение аномалии влиянием рельефа и эрозионной сети, так как область радиометрической аномалии занимает разнородные морфологические элементы - северо-западный склон возвышенности, частично пониженные части рельефа и водораздел. В то же время весь восточный склон оказывается за пределами аномалии, в области повышенных значений гамма-активности.
Наличие аномалии над залежами Коробковской структуры подтвердилось и по данным лабораторных измерений радиоактивности почв и пород, отобранных со всей исследованной площади (рис. 2).
Карта радиометрической аномалии по этим данным была построена с учетом литологического состава исследованных образцов. С этой целью для каждой литологической разности выбиралось свое фоновое значение интенсивности, соответствующее наиболее часто повторяющейся величине интенсивности. Эти фоновые значения вычитались из каждого индивидуального замера и результаты наносились на карту. После этого на карте выделялась зона низких значений интенсивности гамма-излучения.
Казинское газовое месторождение приурочено к брахиантиклинальной складке платформенного типа, расположенной на Ставропольском тектоническом выступе. Структура ориентирована почти широтно, имеет размеры: по длинной оси около 10 км, а по короткой около 5 км. В рельефе Казинское поднятие не выражено. Поверхность ровная, слабо наклонена к северу и пересечена балками уже за пределами структуры. Вся поверхность сложена среднесарматскими известняками и известковистыми песчаниками, обнажающимися на склонах балок. Эти отложения перекрыты плащом однообразных делювиальных суглинков и однообразным покровом черноземных почв.
Газоносными являются песчаники хадумского горизонта на глубинах 800-900 м.
В результате радиометрической съемки над газовой залежью Казинского месторождения установлена аномальная зона с низкими значениями гамма-активности. Зона пониженных значений окаймлена высокими значениями интенсивности и довольно точно совпадает с контуром залежи (рис. 3).
Петрушинское поднятие расположено западнее Коробковской структуры. По данным сейсморазведки оно представляет собой платформенную брахиантиклинальную складку, не выраженную в поверхностных отложениях.
На поверхность выходят песчано-глинистые отложения мела, палеогена и неогена, перекрытые мощным почвенным покровом. Рельеф в пределах структуры ровный, слегка всхолмленный, и поверхность слабо наклонена к северу.
Радиометрическая съемка показала, что по всем четырем проведенным профилям наблюдается аномалия интенсивности гамма-излучения, причем зона пониженных значений смещена к югу на 1,5 км по отношению к сводовой части структуры (рис. 4). По краям аномалии прослеживается зона повышенной гамма-активности. Объяснить происхождение аномалии влиянием геологии коренных и четвертичных отложений или рельефа не удается. Возможно, аномалия связана с влиянием залежей нефти или газа, хотя нефтеносность структуры еще не установлена. Приведенные примеры указывают на наличие связи нефтяных и газовых залежей с определенным типом радиометрических аномалий.
Радиометрические аномалии, связанные со сменой стратиграфо-литологических комплексов
Крупные радиометрические аномалии не всегда отражают скопления нефти и газа. Они могут быть обусловлены стратиграфо-литологическим фактором. Хорошими примерами служат радиометрические профили Уметовского и Дорожкинского участков в Сталинградской области (рис. 5). На профиле VII (Умет) полю глинистых юрских отложений (I3oxf+ci) соответствует высокая запись, которая удерживается на уровне 4,5-3 γ. При переходе на песчаные барремские породы (Сr1br) уровень записи резко понижается и остается в пределах 1-3γ. На профиле V (Умет) хорошо видно понижение записи от 3-4 γ до 1-3 γ при переходе с глинистых аптских отложений на барремские.
На всех профилях, пересекающих Коробковскую структуру, за пределами последней после распространения туронских известняковых отложений выделяется очень низкой записью радиоактивности. Не всегда разнородные литологические пачки выделяются так четко на кривой интенсивности. Например, на профиле XII (рис. 5), проходящем южнее Коробковской структуры в направлении с юга-востока на северо-запад, полю альбских отложений (Cr1alb), главным образом песчанистых, соответствует плавная, слабо дифференцированная кривая, колеблющаяся в пределах 5-6,5γ. В то же время на меридиональном профиле XIV кривая интенсивности дифференцирована очень сильно и запись происходит в пределах 1,5-6 γ. Причиной такого различия радиометрической характеристики для одних и тех же пород является то, что в первом случае рельеф на профиле не расчленен и почвенный покров не нарушен. Во втором случае профиль сильно пересечен балками, прорезающими почвенный покров и вскрывающими различные горизонты альба. Следовательно, стратиграфо-литологические аномалии выражены более четко при условии неглубокого залегания разнородных литологических пачек, когда коренные породы оказывают влияние на формирование почвенного покрова и на расчлененность рельефа. Чем сложнее рельеф и, следовательно, чем больше имеется локальных поверхностных факторов, влияющих на интенсивность гамма-излучения, тем сложнее радиометрическая картина на профиле.
Локальные радиометрические аномалии
Такие аномалии связаны со следующими факторами.
1. Обнажения коренных пород (обычно на склонах долин) отмечаются аномальными значениями интенсивности гамма-излучения.
Хорошо, например, отмечаются локальными минимумами выходы туронских известняков к северо-западу от Коробковской площади, выходы среднесарматских известняков и песчаников на Казинской площади к в ряде других случаев.
2. Долины рек, ручьев, балок, выполненных аллювием, обедненным радиоактивными элементами, отмечаются локальными минимумами гамма-активности. Такие аномалии встречаются повсеместно.
3. Заболоченные участки, характеризующиеся торфянистыми почвами, отмечаются минимумами интенсивности гамма-излучения. Этот вид аномалий наблюдался на Александровской площади на заболоченных балках Каблук и Халибердовой.
4. Местные изменения литологического состава почв также влияют на радиоактивность и в равнинных условиях. Такая зависимость была прослежена на Озек-Суатской площади при отсутствии остальных факторов, где малейшее заметное обогащение почвы песчаной фракцией отражается на кривой интенсивности гамма-излучения небольшим понижением.
5. Вершины возвышенности на фоне очень слабой всхолмленности рельефа при однородном почвенном покрове отмечаются слабыми минимумами. Такие аномалии наблюдались на Александровской площади.
Наиболее интенсивные аномалии из числа перечисленных связаны с выходами коренных пород и с долинами рек, ручьев, балок.
Заключение
Радиометрические съемки на нефтеносных и газоносных площадях показали, что в ряде районов над нефтяными и газовыми залежами наблюдаются пониженные значения гамма-активности. Эти аномалии не могут быть объяснены влиянием только чисто геологических и геоморфологических факторов. Есть основания считать, что пониженные значения величин гамма-излучения над нефтяными и газовыми залежами связаны с различным содержанием радиоактивных элементов в верхних слоях в районе нефтяного месторождения. Эти различия обусловлены, по- видимому особыми геохимическими условиями, создаваемыми нефтяной и газовой залежью во всем геологическом разрезе до дневной поверхности.
При радиометрических съемках часто выявляются аномалии, не связанные со скоплениями нефти и газа. Они являются результатом влияния сложных поверхностных геологических и геоморфологических условий. Влияние указанных факторов должно поэтому обязательно учитываться при интерпретации радиометрических аномалий, для чего необходимо хорошее знакомство со всеми особенностями геологического строения и геоморфологии района съемки. Наибольший нефтепоисковый эффект радиометрическая съемка должна дать в районах, где влияние факторов, не связанных с залежами нефти и газа, сведено к минимуму. Такие условия лучше всего соблюдаются в равнинных, степных и полупустынных районах с минимальной расчлененностью рельефа и отсутствием эрозионной сети.
Рис. 1. Схема сопоставления кривых интенсивности гамма-излучения со структурной картой и контурами нефтяной и газовой залежей Коробковского месторождения.
1 -кривые интенсивности гамма-излучения (заштрихованы повышенные значения); 2 - стратоизогипсы по продуктивному пласту сталиногорского горизонта; 3 - внешний контур нефтеносности сталиногорского горизонта; 4 - внешний контур газоносности намюра.
Рис. 2. Карта радиометрической аномалии Коробковского месторождения по данным лабораторных измерений образцов поверхностных отложений (геологическая основа дана по результатам геологической съемки СГПК).
1 - зона пониженных значений гамма-активности; 2 - геологические границы; 3 - внешний контур нефтеносности продуктивного пласта сталиногорского горизонта;4- внешний контур газоносности намюра.
Рис. 3. Схема сопоставления кривых интенсивности гамма-излучения со структурной картой и контуром газовой залежи Казинского месторождения.
1 - кривые интенсивности гамма-излучения (заштрихованы повышенные значения); 2 - стратоизогипсы по одному из продуктивных песчаников хадумского горизонта; 3 - внешний контур газоносности хадумского горизонта; 4 - скважины, давшие газ; 5 -скважины, давшие воду.
Рис. 4. Схема сопоставления кривых интенсивности гамма-излучения со структурной картой Петрушинского поднятия.
1-кривые интенсивности гамма-излучения (заштрихованы повышенные значения); 2 - стратоизогипсы по отражающему сейсмическому горизонту, относимому к низам среднего карбона.
Рис. 5. Кривые интенсивности гамма-излучения и геологические профильные разрезы.
